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交流电机如何工作?

发布时间:2022-11-22 点击数:16

与玩具和手电筒不同,大多数家庭、办公室、工厂和其他建筑物并不是由小电池供电:它们不是由直流电供电,而是由交流电 (AC) 供电,交流电 (AC) 的方向每秒反转约 50 次(频率为 50 赫兹)。如果你想用家用交流电源而不是直流电池来驱动电机,你需要一种不同的电机设计。

 

在交流电机中,有一圈电磁铁围绕外部排列(构成定子),用于产生旋转磁场。在定子内部,有一个实心金属轴、一圈电线、一个线圈、一个由金属条和互连件制成的鼠笼(就像人们有时用来逗宠物老鼠的旋转笼),或其他一些可以自由旋转的金属部件导电。与向内转子供电的直流电机不同,在交流电机中,向构成定子的外线圈供电。线圈按顺序成对通电,产生围绕电机外部旋转的磁场。

 

正在重绕的交流感应电动机的内部。

 

照片:定子使用紧密缠绕的铜线线圈(称为绕组)产生磁场。当电动机磨损或烧坏时,一种选择是用另一台电动机替换它。有时用新电线更换电机绕组更容易——一项称为倒绕的熟练工作,这就是这里发生的事情。

 

这个旋转磁场如何使电机运动?请记住,悬浮在磁场中的转子是电导体。磁场不断变化(因为它在旋转),因此根据电磁定律(准确地说是法拉第定律),磁场在转子内部产生(或感应,用法拉第自己的术语)电流。如果导体是一个环或一根导线,则电流以环路绕着它流动。如果导体只是一块实心金属,涡流就会围绕它旋转。无论哪种方式,感应电流都会产生自己的磁场,并且根据电磁学的另一定律(楞次定律) 也试图通过旋转来阻止引起它的原因——旋转磁场。(你可以想象转子疯狂地试图“赶上”旋转磁场,以消除它们之间的运动差异。)电磁感应是这种电机旋转的关键——这就是为什么它被称为感应电动机。


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